NREL科學(xué)家：以23.1％的效率構(gòu)建全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池

導(dǎo)讀美國研究人員開發(fā)了一種新的寬帶隙鈣鈦礦層，稱為Apex Flex，他們聲稱該層能夠承受熱，光和運行測試，同時提供可靠的高壓。他們使用這種材料在剛性基板上構(gòu)建了23．1％的功率轉(zhuǎn)換效率，在柔性塑料上構(gòu)建了21．3％的串聯(lián)太陽能電池。

美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）的科學(xué)家開發(fā)了一種鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池，它聲稱是迄今為止所有非III－V技術(shù)中最高效的柔性薄膜太陽能電池。

該設(shè)備基于一種稱為Apex Flex的新型寬帶隙鈣鈦礦復(fù)合層，據(jù)說該復(fù)合層能夠承受熱，光和運行測試，同時提供可靠的高壓。隨著原子層沉積（ALD）的發(fā)展，這種新材料被描述為“由具有親核羥基和胺官能團的超薄聚合物組成的成核層，用于使共形的低導(dǎo)電鋁氧化鋅層成核?！?/p>

研究人員解釋說，串聯(lián)電池的兩端結(jié)構(gòu)對于制造高性能設(shè)備特別具有挑戰(zhàn)性，因為需要將彼此不同的電池材料“相互調(diào)節(jié)”，以防止它們在某些光照條件下限制彼此的性能。他們指出，如果這個問題得到解決，由于去除了兩個透明觸點和一個襯底，串聯(lián)電池可以更輕，更便宜。

他們解決了兩個主要挑戰(zhàn)，這是由于氧化銦錫的厚復(fù)合層導(dǎo)致的分流，以及由于碘化物－溴化物鹵化物的偏析而導(dǎo)致的寬間隙子電池中的大電壓損失。這兩個問題中的第一個是通過建立致密且薄的復(fù)合層來解決的，第二個是通過減少溴的量來解決的，這將材料的帶隙調(diào)整到了損耗大大降低的水平。

NREL小組認為這種成分調(diào)整可以使1．7電子伏特的帶隙鈣鈦礦具有高，穩(wěn)定的電壓。“通過結(jié)合這些進步，我們制造出了兩端子全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池，在剛性基板上的功率轉(zhuǎn)換效率為23．1％，在柔性塑料基板上的轉(zhuǎn)換效率為21．3％，”它進一步解釋。

研究合著者Axel Palmstrom表示“在單個太陽能電池中配對多個金屬鹵化物鈣鈦礦吸收劑將實現(xiàn)一種真正與眾不同的太陽能技術(shù)，該技術(shù)具有高效，低成本和輕巧的特點。這項合作使全鈣鈦礦膜更接近于商業(yè)現(xiàn)實，我們很高興在不久的將來看到它們的實際應(yīng)用?！?/p>

新的鈣鈦礦材料在Joule上發(fā)表的《 Enable Enable Flexible All－Perovskite Tandem Solar Cells》中進行了介紹。

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